流冰碰撞下橋墩破壞有限元仿真分析研究.pdf

1、河流中的大塊流冰會(huì)對(duì)船舶、橋墩等建筑物產(chǎn)生強(qiáng)大的動(dòng)冰壓力以及撞擊力，致使河道無(wú)法通航，并對(duì)水工建筑物造成不同程度的破壞。因此，進(jìn)行流冰碰撞下結(jié)構(gòu)物的破壞分析研究意義重大。
　　 流冰撞擊橋墩過(guò)程是一種復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程，本文通過(guò)比較分析幾種常用的數(shù)值方法，采用顯式有限元方法，運(yùn)用有限元軟件ANSYS/LS-DYNA程序，對(duì)流冰碰撞下橋墩的破壞過(guò)程進(jìn)行了仿真分析研究。論文主要圍繞能量吸收、碰撞力學(xué)機(jī)理、動(dòng)力響應(yīng)以及應(yīng)力變化幾

2、大問(wèn)題，對(duì)碰撞過(guò)程仿真模擬的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究與探討，成功的模擬了流冰碰撞下橋墩的破壞過(guò)程。
　　 本文首先分析了國(guó)內(nèi)外河冰問(wèn)題的研究現(xiàn)狀，簡(jiǎn)要介紹了LS-DYNA軟件的功能特點(diǎn)和計(jì)算方法，主要討論了冰的物理力學(xué)特征、混凝土的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、有限元單元和材料模型的選用等問(wèn)題，從建模、網(wǎng)格劃分、加載到求解過(guò)程均進(jìn)行了大量的探索，最終實(shí)現(xiàn)了流冰碰撞下橋墩的破壞過(guò)程仿真，并通過(guò)圖片、動(dòng)畫(huà)、曲線等手段展示了仿真結(jié)果，通過(guò)比較軟件計(jì)算

3、出的冰荷載值和水工抗冰規(guī)范公式計(jì)算出的冰荷載值，驗(yàn)證了本文計(jì)算結(jié)果的正確性，同時(shí)比較分析了流冰不同碰撞位置、不同冰速、不同冰厚情況下的冰荷載值，得出了一些規(guī)律和結(jié)論，最后對(duì)一河道中不同尺寸流冰撞擊下橋墩的安全性進(jìn)行了分析，計(jì)算得出了致使橋墩破壞的流冰最小尺寸。
　　 本文計(jì)算表明，ANSYS/LS-DYNA可以很方便的實(shí)現(xiàn)流冰撞擊下結(jié)構(gòu)物破壞過(guò)程的仿真分析，所得計(jì)算結(jié)果為流冰災(zāi)害的防治和水工建筑物的設(shè)計(jì)提供了參考。